JPH07211621A - 投影露光装置及びこれを用いたデバイス製造方法 - Google Patents
投影露光装置及びこれを用いたデバイス製造方法Info
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Abstract
ー密度を軽減させること。 【構成】 レチクル上のパターンをウエハー上に投影す
る投影光学系と、レチクルのパターンを照明する照明系
を有し、前記照明系は光源としてのレーザ光源と、前記
レーザ光源の光束から2次光源を形成するオプティカル
インテグレータと、前記2次光源からの光束で前記第1
物体面を照明するコンデンサーレンズとから構成され、
前記オプティカルインテグレータは、直交する2つの方
向で、後側焦点位置が光軸方向に互いに所定距離だけ離
れた位置に存在する様に配置された複数のレンズから構
成され、前記コンデンサー光学系を介して前前記2方向
に関して光軸方向の異なる位置に前記レーザ光源の光束
を集光する。
Description
の半導体デバイスやCCD等の撮像デバイスや液晶パネ
ル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造す
るために使用される投影露光装置及び該投影露光装置を
用いて前記各種デバイスを製造するデバイス製造方法に
関するものである。
積化がますます加速度を増しており、これに伴う半導体
ウエハーの微細加工技術の進展も著しい。この微細加工
技術の中心をなす投影露光技術は、現在、0.5μm以
下の寸法の像を形成するべく解像度の向上が図られてい
る。解像度の向上は、露光装置の投影光学系は高NA化
や露光光の短波長化を行なう事によって対応している。
が悪くなるため、投影光学系に使用できる硝材の種類が
極めて少なくなる。硝材の種類が少ない場合には硝材学
系の色収差の補正が難しくなるため、色収差の影響が無
視出来る程度に光源の波長幅を狭くする必要がある。例
えば、300nm以下の波長を光源とする投影光学系で
は、硝材が石英や蛍石に限られるために、光源としては
波長幅の狭いレーザが使用されている。
る場合、レーザからのレーザ光は指向性が良いために、
投影光学系の瞳面にはレーザ光の集光した1個から複数
個のスポットが形成される。集光したスポットはエネル
ギー密度が非常に高く、この位置に光学部材が置かれた
場合には、レーザスポットにより硝材やコーティングが
破壊されたり、長期間の照射によってダメージを受け、
硝材の透過率が劣化したり、コーティングの特性が変化
するという問題がある。
レーザを光源とする場合には、投影光学系の瞳面の近傍
にレンズや凹面鏡を配置しないような構成にしている。
のNAが大きくなったり、画面サイズが大きくなったり
して、光学系に構成されるレンズの枚数が増えると、瞳
面近傍に光学部材を配置しない空間を設けることが難し
くなってくる。
内に集光するレーザ光のエネルギー密度を軽減させるこ
とが可能な、投影露光装置及びこれを用いたデバイス製
造方法を提供することである。
バイス製造方法の第1の形態は、前記目的を達成すべ
く、第1物体面上のパターンを第2物体面上に投影する
投影光学系と前記第1物体面上のパターンを照明する照
明系を有し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源
と、該レーザ光源からの光束で前記第1物体面を照明す
ると共に前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置
に前記レーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系
とを有することを特徴としており、該レーザ光源からの
光束で前記第1物体面を照明すると共に前記投影光学系
の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの
光束を集光せしめる照明光学系を有することにより、瞳
面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しないように
してレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより
装置の耐久性を高めている。
バイス製造方法の第2の形態は、前記目的を達成し且つ
照度むらを無くすべく、第1物体面上のパターンを第2
物体面上に投影する投影光学系と前記第1物体面上のパ
ターンを照明する照明系を有し、前記照明系は光源とし
てのレーザ光源と、前記レーザ光源の光束から2次光源
を形成するオプティカルインテグレータと、前記2次光
源からの光束で前記第1物体面を照明すると共に前記2
次光源を異なる2方向に関して光軸方向の異なる位置に
結像せしめるコンデンサー光学系とを有することを特徴
としており、前記2次光源からの光束で前記第1物体面
を照明すると共に前記2次光源を異なる2方向に関して
光軸方向の異なる位置に結像せしめるコンデンサー光学
系とを有することにより、前記オプティカルインテグレ
ータの2次光源からの光束で前記第1物体面を照明する
ので第1物体面を均一な照度で照明でき、且つ瞳面近傍
でレーザ光が点状のスポットを形成しないようにしてレ
ーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより装置の
耐久性を高めている。
バイス製造方法の第3の形態は、前記目的を達成し且つ
照度むらを無くすべく、第1物体面上のパターンを第2
物体面上に投影する投影光学系と、前記第1物体面上の
パターンを照明する照明系を有し、前記照明系は光源と
してのレーザ光源と、前記レーザ光源の光束から2次光
源を形成するオプティカルインテグレータと、前記2次
光源からの光束で前記第1物体面を均一に照明するコン
デンサーレンズとから構成され、前記オプティカルイン
テグレータは、直交する2つの方向で、後側焦点位置が
光軸方向に互いに所定距離だけ離れた位置に存在する様
に配置された複数のレンズから構成され、前記コンデン
サー光学系を介して前前記2方向に関して光軸方向の異
なる位置に前記レーザ光源の光束を集光することを特徴
としており、前記オプティカルインテグレータを、直交
する2つの方向で、後側焦点位置が光軸方向に互いに所
定距離だけ離れた位置に存在する様に配置された複数の
レンズから構成して前記コンデンサー光学系を介して前
前記2方向に関して光軸方向の異なる位置に前記レーザ
光源の光束を集光することにより、前記オプティカルイ
ンテグレータの2次光源からの光束で前記第1物体面を
照明するので第1物体面を均一な照度で照明でき、瞳面
近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しないようにし
てレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより装
置の耐久性を高めている。また前記オプティカルインテ
グレータの2次光源を形作る複数の光源の形状が線状を
なすので、スリット上の照明光を形成するのに効果があ
る。
バイス製造方法の第4の形態は、前記目的を達成し且つ
結像性能に低下させない走査型露光装置を提供すべく、
第1物体面上のパターンを第2物体面上に投影する投影
光学系と前記第1物体面上のパターンを照明する照明系
を有し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該
レーザ光源からの光束で前記第1物体面を照明すると共
に前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記
レーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系とを有
し、走査方向に直交する方向を含む関するレーザ光源か
らの光束の集光位置を投影光学系の瞳面の位置に、前記
走査方向を含む平面に関するレーザ光源からの光束の集
光位置を投影光学系の瞳面の位置からずらしている走査
型の投影露光装置であり、走査方向を含む平面内では、
レーザ光源からの光束の集光位置が投影光学系の瞳面か
らずれ、照明光束(結像光束)が像高に依存して偏る
(傾く)ことになるが、投影光学系の光軸近傍(走査方
向に関して光軸を挟む前後で)走査露光を行なうことに
より走査方向の照明光束の偏りが平均化されることにな
り、偏りのない光束での露光が可能になる。
バイス製造方法の第5の形態は、前記目的を達成し且つ
照度むらを生じず結像性能に低下させない走査型露光装
置を提供すべく、前記第3の形態において前記直交する
2つの方向で後側焦点位置が光軸方向に互いに所定距離
だけ離れた位置に存在する様に配置された複数のレンズ
から構成されたオプティカルインテグレータの走査方向
と直交する方向の後側焦点位置が前記投影光学系の瞳面
と光学的に共役関係になり且つ前記走査方向の後側焦点
位置が前記投影光学系の瞳面と光学的に非共役関係にな
る位置に配置される走査型の投影露光装置であり、走査
方向を含む平面内では、オプティカルインテグレータが
形成する2次光源の結像位置が投影光学系の瞳面からず
れ、照明光束(結像光束)が像高に依存して偏る(傾
く)ことになるが、投影光学系の光軸近傍(走査方向に
関して光軸を挟む前後で)走査露光を行なうことにより
走査方向の照明光束の偏りが平均化されることになり、
偏りのない光束での露光が可能になる。
バイス製造方法の第6の形態は、前記目的を達成すると
共に結像性能の低下を小さくするべく、第1物体面上の
パターンを第2物体面上に投影する投影光学系と前記第
1物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前記照
明系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源から
の光束で前記第1物体面を照明すると共に前記投影光学
系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源から
の光束を集光せしめる照明光学系とを有し、前記照明光
学系は前記投影光学系の瞳面の位置と該瞳面の位置から
光軸方向に離れた他の位置とに前記レーザ光源からの光
束を集光せしめることを特徴としており、該レーザ光源
からの光束で前記第1物体面を照明すると共に前記投影
光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源
からの光束を集光せしめる照明光学系を有することによ
り、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しない
ようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これ
により装置の耐久性を高め、しかも一方の集光位置を瞳
面に設定することにより結像性能の低下を小さくしてい
る。
バイス製造方法の第7の形態は、前記目的を達成すると
共にレーザ光のエネルギ密度をより減少させるべく、第
1物体面上のパターンを第2物体面上に投影する投影光
学系と前記第1物体面上のパターンを照明する照明系を
有し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該レ
ーザ光源からの光束で前記第1物体面を照明すると共に
前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レ
ーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系とを有
し、該レーザ光源からの光束で前記第1物体面を照明す
ると共に前記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置
に前記レーザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系
を有することにより、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポ
ットを形成しないようにしてレーザ光のエネルギ密度を
軽減せしめ、これにより装置の耐久性を高め、しかも前
記照明光学系を非点収差を発生せしめる光学系とするこ
とにより前記複数の位置の夫々で前記光源からの光束を
線状に集光せしめてレーザ光のエネルギ密度を更に小さ
くしている。
バイス製造方法の第8の形態は、前記第6、第7の形態
において、更に結像性能の低下を小さくすることを目的
とし、前記第1、第2物体を前記レーザー光源からの光
束で走査することにより前記第1物体のパターンの各部
分を順次前記第2物体に投影する装置であって、前記照
明光学系は、前記走査の方向と直交する方向と前記光軸
を含む平面に関して前記瞳面の位置に前記レーザ光源か
らの光束を集光すると共に前記走査の方向と光軸を含む
平面に関して前記瞳面の位置からずれた位置に前記レー
ザ光源からの光束を集光することを特徴としており、結
像性能を低下させずにレーザ光のエネルギ密度を小さく
できる。
SI等の半導体デバイスやCCD等の撮像デバイスや液
晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを
製造するために使用される投影露光装置を示す概略図で
あり、図1、図2において、光軸の方向がX軸であり、
図1はXY平面で、図2はZX平面で装置を見た図面で
ある。
出されたほぼ平行なレーザ光は、インコヒーレント化部
2に入射しする。インコヒーレント化部2では、レーザ
光源1から射出したレーザ光の形状をオプティカルイン
テグレータ3の形状に合わせて整形すると共に、レーザ
光を分割したり走査することによって、ウエハー8上に
スペックルパターン等干渉縞が発生しないように処理が
行なわれる。インコヒーレント化部2を透過した光束
は、オプティカルインテグレータ3に入射し、オプティ
カルインテグレータ3によって多数の光束に分けられ、
多数の発散光となる。即ちオプティカルインテグレータ
3の光射出面を2次光源とし、2次光源からの多数の発
散光がコンデンサレンズ4に入射しコンデンサレンズ4
によりレチクル5の被照射面上に互いにレチクル5上に
重畳され均一な照明がなされる。
ンズ4aと4bから構成されており、XY平面内におい
てはレンズ4aは屈折力を有するが、レンズ4bはこの
平面内では屈折力がないレンズであり、2次光源からの
光束はXY平面ではコンデンサレンズ4aによってレチ
クル5の照射面に重畳される。この時、投影光学系6が
テレセントリックな光学系であるとすると、照明の主光
線は、コンデンサレンズ4により平行光となりレチクル
5に入射するとともに、XY平面内における2次光源像
を投影光学系6に瞳面7に形成する。5はウエハ−8上
に転写される半導体素子の回路パターンが描かれたレチ
クルであり、投影光学系6によりウエハー8に回路パタ
ーン像が形成される。
(ZX平面)図であり、コンデンサーレンズ4のレンズ
4aはXY平面内では屈折力がないシリンドリカルレン
ズで、レンズ4bはこの平面内で屈折力を有するシリン
ドリカルレンズである。オプティカルインテグレータ3
の射出面の2次光源からの光束は、コンデンサーレンズ
4bによってレチクル5の照射面に重畳されると共に、
投影光学系6の瞳面7から所定の距離だけ光軸方向には
なれた位置Bに、ZX平面内の結像による2次光源像を
形成する。レチクル5上の各点に入射する照明光の各主
光線は、図1のXY平面では平行であったのに対して、
図2のZX平面内では光軸側に傾いた光軸と所定の角度
をなす光となり、図示するように全体として収斂光束と
なる。
し、位置Aと位置Aからずれた位置Bのそれぞれの位置
での光軸と直交する平面内の光源像を図3(A)と図3
(B)に示す。図3(A)においてオプティカルインテ
グレータ3からの光束はY方向には集光しているがZ方
向には所定の拡がりを持っている。一方、図3(B)で
は、図3(A)とは反対にZ方向には集光しているがY
方向に拡がっている。ここで、図3(A)、(B)に示
される投影光学系6内に形成される2次光源像の形状
は、オプティカルインテグレータ3の形状とインコヒー
レント化部2の構成に依存する。
明光学系をアナモフィックな光学系として互いに直交す
る2方向に関する焦点距離を異ならしめて投影光学系中
に2次光源像を形成する際に非点収差を生じさせること
により位置A、Bに線状のスポットが形成されるように
し、レーザ光源からの光束は投影光学系6のいかなる場
所においても点状のスポットに集光させず、エネルギー
密度が高い点が存在しない様にする。従って、装置の耐
久性を高められる。この作用効果は本願の他の実施例で
も同じである。
やLSI等の半導体デバイスやCCD等の撮像デバイス
や液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイ
スを製造するために使用される投影露光装置を示した概
略図である。本実施例の照明系の構成は図1、図2で示
した第1実施例と同じであるが、本実施例では、レチク
ル5とウエハー8を同期させて図5の矢印の方向に走査
しながらレチクル5のパターンを介してウエハー8を露
光する走査型露光装置に、本発明を適用したものであ
る。
エハー8の照明領域の形状はスリット状となるため、オ
プティカルインテグレータ3を光軸に直交し且つ互いに
直交する2方向で屈折力の異なるシリンドリカルレンズ
等で構成することにより、複数のスリット状光源を2次
光源面に形成し、スリット状光源と前記照明領域の長手
方向を一致させておくことにより、スリット状の光で前
記照明領域を効率良く照明することができる。
3bでオプティカルインテグレータ3を構成した例を示
す。シリンドリカルレンズ3aはXY平面内で屈折力を
有し、コンデンサーレンズ4aによってコリメートさ
れ、レチクル5のスリット状照明範囲の長手方向に関す
る照明を行なう一方、シリンドリカルレンズ4bはZX
平面内に屈折力を有し、コンデンサーレンズ4bによ
り、スリット状照明範囲の幅(走査)方向に関する照明
を行なう。
タ3の射出面に形成される2次光源は、XY平面内にお
いてコンデンサーレンズ4aによって、投影光学系6の
瞳面7に結像する。
の2次光源像と投影光学系6の瞳面7の位置関係を表し
ている。このZX平面内で、オプティカルインテグレー
タ3の光射出面は、コンデンサーレンズ4bによって、
瞳面7から光軸方向に所定の距離だけ離れた位置Cに結
像される。
おける2次光源の形状も、第1実施例と同様に、図4の
瞳面7の2次光源像は図3Aに示す様な分布であり、図
5の位置Cにおける2次光源像は図3Bに示す様な分布
をしており、点状のスポットに集光したエネルギー密度
の高い点は存在しない。
(ウエハー8側)がテレセントリックな光学系であると
すると、ウエハー上のD、Eの位置において、照明光の
主光線は光軸に対して傾いた角度で入射する。一般に、
主光線が傾いて入射する場合は、ウエハー8がデフォー
カスして露光されると、像の大きさが変化してしまう
が、図5に示された実施例は、矢印方向に走査しながら
順次露光を行っているため、DからEの位置へ走査露光
によって主光線の傾きが平均化され、デフォーカスによ
る像の大きさの変化は起こらない。
時は、走査方向と直交する方向(スリット長手方向)を
含む平面に関しては2次光源を投影光学系の瞳面に結像
させて、走査方向を含む平面内では、2次光源の像の位
置を投影光学系の瞳面から所定距離だけ離した位置に形
成する様な配置にすることが望ましい。
ICやLSI等の半導体デバイスやCCD等の撮像デバ
イスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデ
バイスを製造するために使用される投影露光装置の概略
図を示す。本実施例の露光装置の構成は第1、第2実施
例と殆ど同じであり、オプティカルインテグレータ3以
降の光学系のみ示す。本実施例では、照明系内のコンデ
ンサーレンズ4が、屈折力に方向差のない回転対称のレ
ンズから構成されている。オプティカルインテグレータ
3は複数のシリンドリカルレンズ3a,3bから構成さ
れており、直交する2つの方向で、後側焦点位置が光軸
方向に所定の距離だけずれた位置に形成されている。
た図である。図6において、オプティカルインテグレー
タ3aはこのXY平面内に屈折力を有するシリンドリカ
ルレンズの集合体で、後側焦点位置Fで光源1からのレ
ーザ光を集光している。オプティカルインテグレータ3
bは、このXY平面内には屈折力が無く、紙面に垂直な
方向に重ねられたシリンドリカルレンズの集合体であ
る。コンデンサーレンズ4の焦点距離をfc とし、投影
光学系6が物体(レチクル)側に関してテレセントリッ
クな光学系であるとすると、後側焦点位置Fはコンデン
サーレンズ4からfc の位置にある。この時、後側焦点
位置Fに形成される2次光源は、XY平面内において
は、投影光学系6の瞳面7に結像される。
た図である。オプティカルインテグレータ3bはZX平
面内に屈折力を有し、後側焦点位置F′に光源1からの
レーザ光を集光して2次光源を形成している。後側焦点
位置F′はコンデンサーレンズ4からfc +Xの位置に
ある。このため、ZX平面内の2次光源は、投影光学系
6の瞳面7から所定の距離xp だけ離れた位置に結像す
る。ここで、投影光学系6の前側のレンズ群6aの焦点
距離をfi とすると、 xp =(fi /fc )2 × X という関係にある。
例と同様、図6の投影光学系6の瞳面7における2次光
源像は図3Aに示すスリット状の光源像であり、図7の
ZX平面内の瞳面7近傍の結像位置における2次光源像
は、図3Bに示すスリット状の光源像である。このた
め、投影光学系6内には、レーザ光がスポット状に集光
するような点は存在しない。
かれた回路パターンを、レチクル5とウエハー8を同期
させて走査露光を行う走査型の投影露光装置に適用する
場合は、走査方向をZ方向とすることによって、照明光
の偏りが平均化され、結果的に偏りのない照明光での露
光ができる。
投影光学系6の例を示す。図8に示される光学系の例
は、9枚のレンズ61〜71から構成されており、瞳面
(絞り面)7はレンズ66の極近傍に配置している。
示された投影光学系6の別の例である。図10の光学系
は、レンズ群101、104と、凹面鏡103と、ビー
ムスプリッター102から構成された反射屈折光学系で
ある。レチクル5からの光束は、レンズ群101とビー
ムスプリッター102を透過して、次に凹面鏡103で
反射される。凹面鏡103で反射された光束は、ビーム
スプリッター102でも反射された後、レンズ群104
でウエハ−8に集光され、レチクル5のパターンがウエ
ハー8上に結像される。この光学系において、瞳面(絞
り面)7は凹面鏡の位置とほぼ一致している。 本実施
例に示した投影光学系は、ミラー等による光路の折り曲
げは示していないが、ミラーによって光路を折り曲げる
ことも可能である。
指向性の高い光源を用いた露光装置において、投影光学
系中で、レーザ光が点状のスポット状に集光することを
避けることができるので、例えば瞳面や瞳面の近傍に配
置された光学部材のレーザ耐久性を向上させることが可
能になった。
体面上のパターンを第2物体面上に投影する投影光学系
と前記第1物体面上のパターンを照明する照明系を有
し、前記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該レー
ザ光源からの光束で前記第1物体面を照明すると共に前
記投影光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レー
ザ光源からの光束を集光せしめる照明光学系とを有する
ことを特徴としており、該レーザ光源からの光束で前記
第1物体面を照明すると共に前記投影光学系の光軸方向
の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの光束を集光
せしめる照明光学系を有することにより、瞳面近傍でレ
ーザ光が点状のスポットを形成しないようにしてレーザ
光のエネルギ密度を軽減せしめ、これにより装置の耐久
性を高めている。
上のパターンを第2物体面上に投影する投影光学系と前
記第1物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前
記照明系は光源としてのレーザ光源と、前記レーザ光源
の光束から2次光源を形成するオプティカルインテグレ
ータと、前記2次光源からの光束で前記第1物体面を照
明すると共に前記2次光源を異なる2方向に関して光軸
方向の異なる位置に結像せしめるコンデンサー光学系と
を有することを特徴としており、前記2次光源からの光
束で前記第1物体面を照明すると共に前記2次光源を異
なる2方向に関して光軸方向の異なる位置に結像せしめ
るコンデンサー光学系とを有することにより、前記オプ
ティカルインテグレータの2次光源からの光束で前記第
1物体面を照明するので第1物体面を均一な照度で照明
でき、且つ瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成
しないようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せし
め、これにより装置の耐久性を高めている。
上のパターンを第2物体面上に投影する投影光学系と、
前記第1物体面上のパターンを照明する照明系を有し、
前記照明系は光源としてのレーザ光源と、前記レーザ光
源の光束から2次光源を形成するオプティカルインテグ
レータと、前記2次光源からの光束で前記第1物体面を
均一に照明するコンデンサーレンズとから構成され、前
記オプティカルインテグレータは、直交する2つの方向
で、後側焦点位置が光軸方向に互いに所定距離だけ離れ
た位置に存在する様に配置された複数のレンズから構成
され、前記コンデンサー光学系を介して前前記2方向に
関して光軸方向の異なる位置に前記レーザ光源の光束を
集光することを特徴としており、前記オプティカルイン
テグレータを、直交する2つの方向で、後側焦点位置が
光軸方向に互いに所定距離だけ離れた位置に存在する様
に配置された複数のレンズから構成して前記コンデンサ
ー光学系を介して前前記2方向に関して光軸方向の異な
る位置に前記レーザ光源の光束を集光することにより、
前記オプティカルインテグレータの2次光源からの光束
で前記第1物体面を照明するので第1物体面を均一な照
度で照明でき、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを
形成しないようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せ
しめ、これにより装置の耐久性を高めている。また前記
オプティカルインテグレータの2次光源を形作る複数の
光源の形状が線状をなすので、スリット上の照明光を形
成するのに効果がある。
上のパターンを第2物体面上に投影する投影光学系と前
記第1物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前
記照明系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源
からの光束で前記第1物体面を照明すると共に前記投影
光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源
からの光束を集光せしめる照明光学系とを有し、走査方
向に直交する方向を含む関するレーザ光源からの光束の
集光位置を投影光学系の瞳面の位置に、前記走査方向を
含む平面に関するレーザ光源からの光束の集光位置を投
影光学系の瞳面の位置からずらしている走査型の投影露
光装置であり、走査方向を含む平面内では、レーザ光源
からの光束の集光位置が投影光学系の瞳面からずれ、照
明光束(結像光束)が像高に依存して偏る(傾く)こと
になるが、投影光学系の光軸近傍(走査方向に関して光
軸を挟む前後で)走査露光を行なうことにより走査方向
の照明光束の偏りが平均化されることになり、偏りのな
い光束での露光が可能になる。
形態において前記直交する2つの方向で後側焦点位置が
光軸方向に互いに所定距離だけ離れた位置に存在する様
に配置された複数のレンズから構成されたオプティカル
インテグレータの走査方向と直交する方向の後側焦点位
置が前記投影光学系の瞳面と光学的に共役関係になり且
つ前記走査方向の後側焦点位置が前記投影光学系の瞳面
と光学的に非共役関係になる位置に配置される走査型の
投影露光装置であり、走査方向を含む平面内では、オプ
ティカルインテグレータが形成する2次光源の結像位置
が投影光学系の瞳面からずれ、照明光束(結像光束)が
像高に依存して偏る(傾く)ことになるが、投影光学系
の光軸近傍(走査方向に関して光軸を挟む前後で)走査
露光を行なうことにより走査方向の照明光束の偏りが平
均化されることになり、偏りのない光束での露光が可能
になる。
ターンを第2物体面上に投影する投影光学系と前記第1
物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前記照明
系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源からの
光束で前記第1物体面を照明すると共に前記投影光学系
の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの
光束を集光せしめる照明光学系とを有し、前記照明光学
系は前記投影光学系の瞳面の位置と該瞳面の位置から光
軸方向に離れた他の位置とに前記レーザ光源からの光束
を集光せしめることを特徴としており、該レーザ光源か
らの光束で前記第1物体面を照明すると共に前記投影光
学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源か
らの光束を集光せしめる照明光学系を有することによ
り、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しない
ようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これ
により装置の耐久性を高め、しかも一方の集光位置を瞳
面に設定することにより結像性能の低下を小さくしてい
る。
ターンを第2物体面上に投影する投影光学系と前記第1
物体面上のパターンを照明する照明系を有し、前記照明
系は、光源としてのレーザ光源と、該レーザ光源からの
光束で前記第1物体面を照明すると共に前記投影光学系
の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源からの
光束を集光せしめる照明光学系とを有し、該レーザ光源
からの光束で前記第1物体面を照明すると共に前記投影
光学系の光軸方向の異なる複数の位置に前記レーザ光源
からの光束を集光せしめる照明光学系を有することによ
り、瞳面近傍でレーザ光が点状のスポットを形成しない
ようにしてレーザ光のエネルギ密度を軽減せしめ、これ
により装置の耐久性を高め、しかも前記照明光学系を非
点収差を発生せしめる光学系とすることにより前記複数
の位置の夫々で前記光源からの光束を線状に集光せしめ
てレーザ光のエネルギ密度を更に小さくしている。
形態において、更に結像性能の低下を小さくすることを
目的とし、前記第1、第2物体を前記レーザー光源から
の光束で走査することにより前記第1物体のパターンの
各部分を順次前記第2物体に投影する装置であって、前
記照明光学系は、前記走査の方向と直交する方向と前記
光軸を含む平面に関して前記瞳面の位置に前記レーザ光
源からの光束を集光すると共に前記走査の方向と光軸を
含む平面に関して前記瞳面の位置からずれた位置に前記
レーザ光源からの光束を集光することを特徴としてお
り、結像性能を低下させずにレーザ光のエネルギ密度を
小さくできる。
成図である。
成図である。
定の距離の位置での2次光源像を示した図である。
成図である。
成図である。
成図である。
成図である。
学系の例を示した図である。
影光学系の例を示した図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 第1物体面上のパターンを第2物体面上
に投影する投影光学系と前記第1物体面上のパターンを
照明する照明系を有し、前記照明系は光源としてのレー
ザ光源と、前記レーザ光源の光束から2次光源を形成す
るオプティカルインテグレータと、前記2次光源からの
光束で前記第1物体面を照明すると共に前記2次光源を
異なる2方向に関して光軸方向の異なる位置に結像せし
めるコンデンサー光学系とを有することを特徴とする投
影露光装置。 - 【請求項2】 前記コンデンサー光学系は互いに直交す
る2方向に関して屈折力が異なることを特徴とする請求
項1の投影露光装置。 - 【請求項3】 第1物体面と第2物体面を光で走査する
ことで第1物体面上のパターンを第2物体面上に順次投
影する走査型の投影露光装置において、前記投影光学系
の瞳近傍に形成される前記2次光源の像は、前記走査方
向と直交する方向に関する結像位置はほぼ瞳面と一致す
る位置に形成され、前記走査方向に関する結像位置は、
前記投影光学系の瞳面から光軸方向に所定距離だけ離れ
た位置に形成されることを特徴とした請求項1記載の投
影露光装置。 - 【請求項4】 前記オプティカルインテグレータは、直
交する2つの方向で屈折力が異なる複数のレンズから構
成されることを特徴とする請求項1乃至3記載の投影露
光装置。 - 【請求項5】 第1物体面上のパターンを第2物体面上
に投影する投影光学系と、前記第1物体面上のパターン
を照明する照明系を有し、前記照明系は光源としてのレ
ーザ光源と、前記レーザ光源の光束から2次光源を形成
するオプティカルインテグレータと、前記2次光源から
の光束で前記第1物体面を照明するコンデンサーレンズ
とから構成され、前記オプティカルインテグレータは、
直交する2つの方向で、後側焦点位置が光軸方向に互い
に所定距離だけ離れた位置に存在する様に配置された複
数のレンズから構成され、前記コンデンサー光学系を介
して前前記2方向に関して光軸方向の異なる位置に前記
レーザ光源の光束を集光することを特徴とする投影露光
装置。 - 【請求項6】 第1物体面と第2物体面を光で走査する
ことで第1物体面上のパターンを第2物体面上に順次投
影する走査型の投影露光装置において、前記オプティカ
ルインテグレータの前記走査方向と直交する方向の後側
焦点位置が、前記投影光学系の瞳面と光学的に共役関係
になる位置に配置されたことを特徴とする請求項5記載
の投影露光装置。 - 【請求項7】 第1物体面上のパターンを第2物体面上
に投影する投影光学系と前記第1物体面上のパターンを
照明する照明系を有し、前記照明系は、光源としてのレ
ーザ光源と、該レーザ光源からの光束で前記第1物体面
を照明すると共に前記投影光学系の光軸方向の異なる複
数の位置に前記レーザ光源からの光束を集光せしめる照
明光学系とを有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項8】 前記照明光学系は前記投影光学系の瞳面
の位置と該瞳面の位置から光軸方向に離れた他の位置と
に前記レーザ光源からの光束を集光せしめることを特徴
とする請求項7の投影露光装置。 - 【請求項9】 前記照明光学系は非点収差を発生せしめ
る光学系より成ることを特徴とする請求項7、8の投影
露光装置。 - 【請求項10】 前記第1、第2物体を前記レーザー光
源からの光束で走査することにより前記第1物体のパタ
ーンの各部分を順次前記第2物体に投影する装置であっ
て、前記照明光学系は、前記走査の方向と直交する方向
と前記光軸を含む平面に関して前記瞳面の位置に前記レ
ーザ光源からの光束を集光すると共に前記走査の方向と
光軸を含む平面に関して前記瞳面の位置からずれた位置
に前記レーザ光源からの光束を集光することを特徴とす
る請求項8、9の投影露光装置。 - 【請求項11】 請求項1乃至請求項10のいずれかに
記載の投影露光装置を用いてデバイスパターンを基板上
に投影する段階を含むデバイス製造方法。
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